DE8119699U1 - Vorrichtung, bei welcher Wärme durch Hohlfäden übertragen wird - Google Patents

Description

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Vorrichtung, bei welcher Wärme durch Hohlfäden übertragen wird.

A k &zgr; &ogr; GmbH
Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bei welcher Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid durch die Wandung von Hohlfäden übertragen wird.

Bekannt ist ein Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art, bei welchem die Hohlfäden, in zwei Ebenen angeordnet sind, wobei die Hohlfaden jeder Ebene in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind und parallel zueinander verlaufen, mithin geradlinig ausgebildet sind, und bei welchem die Hohlfaden in gemeinsame Verteiler- bzw. Sammelrohre münden, welche die Anschlüsse für die Fluidzuführung bzw. -ableitung aufweisen und als Stützrahmen ausgesbildet sein können und mit welchen die Endabschnitte der Hohlfaden mittels einer Einbettmasse fluaaLgkeitsdicht verbunden sind. Bei diesem

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bekannten Wärmeaustauscher sind die Hohlfäden der beiden Ebenen rechtwinklig zueinander angeordnet und berühren sich an ihren Kreuzungspunkten. Weiterhin weist dieser bekannte Wärmeaustauscher Stützstäbe für die Hohlfäden auf, welche in Abständen voneinander angeordnet sind., rechtwinklig zu den abzustützenden Hohlfäden verlaufen und an ihren Kreuzungspunkten mit diesen fest verbunden sind. Die Stützstäbe weisen dabei einen größeren Durchmesser auf als die Hohlfäden.

Dieser bekannte Wärmetauscher hat sich in ganz besonderem Maße zur Wärmeübertragung zwischen einem gasförmigen Medium,

'- beispielsweise Luft, welches die Hohlfäden umströmt und einem flüssigen Medium, beispielsweise Wasser, welches die Hohlfäden durchströmt, bewährt. Hierbei wurden die besten Resultate erwartungsgemäß dann erreicht, wenn das gasförmige Medium die Hohlfasern senkrecht zu ihrer Längsachse, also quer, umströmte. Andererseits traten bei der Verwendung dieses bekannten Wärmeaustauschers im Freien bei hohen Windgeschwindigkeiten bisweilen Probleme durch die dabei auftretenden, insbesondere durch Windböen verursachten, hohen Windkräfte auf. Darüberhinaus konnte eine optimale Wärmeübertragung nur dann erreicht werden, wenn dieser bekannte Wärmetauscher der jeweiligen, gegebenenfalls ständig sich ändernden,Windrichtung entsprechend ausgerichtet wurde.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, die auch für hohe Windgeschwindigkeiten geeignet ist und auch bei wechselnden Windrichtungen eine im wesentlichen gleichmäßige Wärmeübertragung gewährleistet.

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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, bei der die Hohlfäden in Verteiler- bzw. Sammelrohre münden, welche Anschxüsse für die Fluidzuführung bzw. -ableitung aufweisen und als Stützrahmen ausgebildet sein können und mit welchen die Endabschnitte der Hohlfäden mittels einer Einbettmasse nach außen flüssigkeitsdicht verbunden sind* bei welcher erfindungsgemäß wenigstens ein Teil der Hohlfäden in stetig oder unstetig gekrümmter oder gebogener Form vorliegt. Die Hohlfäden können also beispielsweise kreisbogenförmig ausgebildet sein, einmal oder mehrmals abgewinkelt sein, zick-zack-förmig verlaufen oder ähnlich geformt sein. Wichtig ist, daß wenigstens ein Teil der Hohlfäden, vorzugsweise jedoch alle Hohlfaden nicht geradlinig verlaufen, sondern in wenigstens einmal geänderter Richtung weiter verlaufen.

Stellt man sich die beiden Enden jedes der so gestalteten Hohlfäden der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch eine gerade Strecke (Sehne) verbunden vor und bezeichnet man den größten Abstand des Hohlfadens von dieser Verbindungsgeraden (Sehne) als maximale Auslenkung, so werden besonders gute Ergebnisse erreicht, wenn die maximale Auslenkung der Hohlfäden der erfindungsgemäßen Vorrichtung ungefähr ein Zwanzigstel (1/20) bis ein Fünftel (1/5) , insbesondere ungefähr ein Zehntel (1/10) der Entfernung der beiden Enden jedes Hohlfadens voneinander, also der Länge der Verbindungsgeraden (Sehne), beträgt.

Die Anzahl der Hohlfäden der die Wärmeübertragungsfläche bildenden Fadenschar der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beliebig gewählt werden, wobei die Hohlfäden jeder Fadenschar nicht notwendigerweise die gleiche oder eine ähnliche Form

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aufweisen müssen, im allgemeinen jedoch gleich oder ähnlich geformt sind.

Besonders gute Ergebnisse werden dann erreicht, wenn die Hohlfadenschar nicht in einer Ebene, sondern in einer räumlich gewölbten Fläche liegt, also beispielsweise die Form der Oberfläche einer Kugelkappe, eines Teils eines Zylindermantels, eines Daches, einer Kuppel, einer Faltwand, eines Pyramidenstumpfes und dergleichen hat.

In Ausgestaltung der Erfindung können die Hohlfäden in mehreren Gruppen übereinander angeordnet sein, wobei jede Gruppe zweckmäßigerweise aus einer oder zwei Hohlfadenlagen bestehen kann. Die Hohlfäden einer Lage sind dabei zweckmäßigerweise in gleichbleibenden Abständen voneinander angeordnet, können sich jedoch auch fächerförmig ausbreiten. Die Anzahl der Hohlfäden kann in den verschiedenen Lagen auch unterschiedlich sein. Wie immer die zweckmäßigste Ausgestaltungsform einer solchen Hohlfadenlage ausgebildet sein mag, so ist die Anordnung der Hohlfäden einer solchen Hohlfadenlage auf alle Fälle so, daß man die Hohlfaden im weitesten Sinne auch als nebeneinanderliegend angeordnet bezeichnen könnte. Bei zwei Hohlfadenlagen je Hohlfadengruppe können die Hohlfäden der ersten Lage die Hohlfäden der zweiten Lage kreuzen und diese an den Kreuzungspunkten berühren. Bei mehreren Hohlfadengruppen werden diese vorteilhaft in einem ausreichenden, durch einfache Versuche zu ermittelnden, gegenseitigen Abstand voneinander angeordnet.

Vorteilhafterweise besitzt dabei jede Hohlfadenlage bzw. -gruppe ihre eigenen, gegebenenfalls als Stützrahmen ausgebildeten, Verteiler- und Sammelrohre für die Fluidzuführung

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bzw. -ableitung, welche ihrerseits an eine gemeinsame Zuflußbzw. Abflußleitung angeschlossen sind. Derartige erfindungsgemäß ausgebildeten Hohlfadenlagsn bzw. -gruppen einschließlich ihrer Verteiler- und Sammelrohre können dabei in besonders vorteilhafter Weise als Moduleinheiten ausgestaltet sein/ die sich in beliebiger Anzahl übereinander- oder nebeneinanderanordnen lassen. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die gemeinsame Zufluß- und Abflußleitung durch an den Verteiler- bzw. Sammelrohren angeordnete in Art einer Steckverbindung miteinander zusammenwirkende Rohrstutzen bzw. Anschlüsse gebildet werden. Diese Steckverbindungen können lösbar und selbstdichtend ausgeführt sein oder aber auch so, daß sie nach dem Zusammenfügen der Moduleinheiten durch Verschweißen, Verkleben oder dergleichen nicht lösbar und nach außen fluiddicht miteinander verbunden werden können. Die auf diese Weise gebildete stapeiförmige Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann einen quadratischen, rechteckigen, sechseckigen, runden oder beliebig anders geformten Querschnitt aufweisen bzw. in Draufsicht eine Grundfläche ebensolcher Form überdecken.

Die Hohlfadenlagen bzw. -gruppen können dabei einzeln oder gruppenweise in Reihe oder in Serie geschaltet sein, wobei auch Mischformen möglich sind, beispielsweise Parallelschaltung der Hohlfadenlagen jeder Hohlfadengruppe aber Reihenschaltung der Hohlfadengruppen .

Die übereinander- oder nebeneinanderangeordneten Hohlfadenlagen bzw. -gruppen können eine gleichsinnige Krümmung aufweisen aber auch abwechselnd gegensinnig, beispielsweise spiegelbildlich, gekrümmt ausgebildet sein. Zwei gegensinnig gekrümmte Hohlfadenlagen bzw. -gruppen, deren Enden in einer

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Ebene liegen, können bei grundflächendeckender Anordnung in etwa also beispielsweise die Form eines Kissens, einer Linse, eines Zylinders, einer Kugel usw. bilden.

Durch mit Hilfe einfacher Versuche ohne weiteres zu ermittelnde zweckmäßige Gestaltung und Anordnung der die erfindungsgemäße Vorrichtung bildenden Hohlfadenlagen bzw. -gruppen gelingt es, die beim Umströmen der Hohlfäden entstehenden Windgeräusche gering au halten und somit zu einer s

geräuscharmen umweltfreundlichen erfindungsgemäßen Vorrichtung zu gelangen.

Die Formgebung der Hohlfadenlagen bzw. -gruppen kann durch entsprechende Gestaltung der Verteiler- bzw. Sammelrohre und/oder von Stützstäben erreicht werden, die zudem den Hohlfadenscharen eine größe Formstabilität verleihen. Diese Stützstäbe werden zweckmäßigerweise so angeordnet, daß sie wenigstens eine der Hohlfadenlagen kreuzen und an ihren Berührungspunkten mit den Hohlfäden durch Verschweißen, Verkleben und dergleichen fest verbunden sind. Die Stützstäbe haben zweckmäßigerweise einen größeren Durchmesser als die Hohlfäden und sind in größeren Abständen voneinander angeordnet als diese. An ihren Enden sind die Stützstäbe vorteilhaft mit den Verteiler- bzw. Sammelrohren fest verbunden. Die Stützstäbe können vor ihrem Einbau bereits vorgeformt sein oder aber beispielsweise beim Einbau zwischen zwei Verteiler- bzw. Sammelrohren durch eine entsprechende überlänge bogenförmig eingespannt werden.

Zur Herstellung dar erfindungsgemäßen Vorrichtung können alle zur Wärmeübertragung geeigneten Hohlfaden verwendet werden, wobei diese nach einem Trocken- oder Naßspinn- oder

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einem Extrusions-Verfahren hergestellt worden sein können. Mit dem Begriff Hohlfaden sind im Sinne der vorliegenden Erfindung auch sogenannte Hohlfasern, dünne Schläuche, dünnwandige Schläuche, Kapillaren, Röhrchen, Kunststoffrohe und dergleichen mitumfaßt. Obwohl den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit nichtmetallischen Hohlfäden im allgemeinen der Vorzug gegeben wird, kann die Lehre der vorliegenden Erfindung jedoch auch ohne weiteres auf Vorrichtungen mit entsprechend bemessenen metallischen Röhrchen übertragen werden.

Die Querschnittsform der verwendeten Hohlfäden kann beliebig sein, wobei auch die Größe des Querschnitts der Hohlfäden sowie deren Wandstärke nach oben und unten keinerlei Beschränkungen unterliegt. Die Querschnittsfcrm, die Wandstärke und die Größe des Querschnitts der Hohlfäden können * sich darüberhinaus entlang der Länge der Hohlfäden ändern. Hohlfäden mit einem kreisförmigen Querschnitt können beispielsweise einen Außendurchmesser von 800 um bis zu 5 mm und darüber aufweisen. Die Wandstärke der Hohlfäden kann beispielsweise 30 bis 200 um betragen.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben sich insbesondere solche Hohlfäden als besonders vorteilhaft erwiesen, die einen Wärmedurchgangskoeffizienten im Bereich von 15 bis 200 W/m K und darüber aufweisen, wobei gegebenenfalls auch solche Hohlfasern verwendet werden können, die verbesserte Wärmeleiteigenschaften durch Einlagerung von Metall, Graphit und dergleichen in Staub- oder Pulverform aufweisen. Auch können die Hohlfäden alternativ oder zusätzlich Füllmittel, Additive, Stabilisatoren, Ruß, Farb'-stoffe und dergleichen enthalten. Durch die Verwendung poröser oder mikroporöser Hohlfäden kann das Anwendungs-

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spektrum der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vorteilhafter Weise noch erweitert werden.

Zum Einbetten der Hohlfadenenden können übliche Kleber, aushärtbare Vergußmassen/ Gießharze/ Spezialzemente und dergleichen verwendet werden, wobei auch solche Einbettmassen verwendet werden können, die unmittelbar nach dem ersten Kontakt mit den Hohlfäden diese oberflächlich leicht anlösen oder anschmelzen. Das Einbetten von Hohlfäden bzw. deren Endabschnitten ist an sich bekannt und braucht daher hier nicht mehr erläutert zu werden.

Die Größe der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterliegt im Rahmen üblicher Abmessungen keinerlei Beschränkungen.

Es hat sich allerdings gezeigt, daß bei zu enger Anordnung der Hohlfäden der Strömungswiderstand für das die Hohlfaden umströmende Fluid beträchtlich ansteigt, so daß die Wärmeübertragungsleistung erheblich absinkt. Zu große Hohlfadenabstände wiederum führen zu unnötig großen Abmessungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Für eine besonders zweckmäßige Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird daher vorgeschlagen, die Mittenabstände der Hohlfäden so zu wählen, daß dieser zwischen zwei benachbarten Hohlfäden das 1,7- bis 10-fache ihres Durchmessers, insbesondere das 2,5- bis 3,3-fache beträgt. Der lichte Abstand zwischen zwei benachbarten Hohlfäden soll dabei zweckmäßigerweise 0,5 bis 15 mm, insbesondere 1 bis 10 mm betragen.

Die Abmessungen für die Verteiler- bzw. Sammerohre richten sich zum einen nach der Anzahl der von ihnen ausgehenden bzw. in diese mündenden Hohlfäden und deren Abmessungen, andererseits nach der insgesamt durch die Hohlfäden

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strömenden Fluidmenge, denn es ist unerwünscht, daß in den Verteiler- und Sammelrohren unnötig hohe Druckverluste auftreten. Weiterhin hängt die Bemessung der Verteiler- und Sammelrohre davon ab, ob diese gleichzeitig als Stützrahmen dienen sollen und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine den Anforderungen gerecht werdende Stabilität verleihen sollen, oder ob dies durch andere bauliche Maßnahmen und Einrichtungen bewirkt werden soll. Je nach den an die Verteiler- bzw. Sammelrohre gestellten Anforderungen können diese somit beispielsweise auch mit in deren Längsrichtung verlaufenden Versteifungsrippen oder dergleichen versehen sein. Auch ist es möglich, den genannten Rohren eine umströmungstechnisch günstige Form zu geben oder aber durch entsprechende Umkleidung derselben zum gleichen Ergebnis zu gelangen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es darüberhinaus schließlich auch möglich, die Hohlfäden als Fadenschar zwischen den Verteiler- und Sammelrohren in losen Schlaufen herunterhängen zu lassen, wobei aber auch hier zur Einhaltung gleichbleibender Hohlfadenabstände quer zu den Hohlfäden verlaufende Stäbe angeordnet sein können, die mit den Hohlfäden an den Kreuzungspunkten fest verbunden sind.

Neben den aus einzelnen Hohlfadenlagen gebildeten Hohlfadengruppen können geeignete Hohlfadengruppen auch durch Hohlfadengewebe gebildet werden. Auch ist es möglich, Hohlfadenmatten zu verwenden, bei denen der Abstand der Hohlfäden voneinander durch eingewirkte Fäden, aufgeklebte Bänder oder dergleichen festgelegt ist.

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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen;

Die Figuren la und, Ib eine Ausführunysform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht ^v mit zick-zack- bzw. wellenförmig ausgsbildster. Hohlfaden*

Figur 2

Figur 3

Figur 4

Figur 5

Figur 6

Figur 7

in perspektivischer teilweise geschnittener Darstellungsweise eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Zylinderman* telabschnittes,

in einem vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2 eine Ausführungsform der Steckverbindung,

eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht,

eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt,

eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit übereinanderangeordneten spiegelbildlich, also gegensinnig, gebogenen Hohlfäden,

eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit übereinander-

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angeordneten gegensinnig» jedoch nicht spiegelbildlich gebogenen Hohlfäden,

Figur 8 eine Ausführungsfqrm der erfindungagemäßen Vorrichtung, bei welcher mehrere gleichsinnig gekrümmte Hohlfadenlagen übereinander angeordnet sind.

Figur 9 eine zylinderförmige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 10 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer Faltwand,

Figur 11 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher mehrere zylinderschalenförmige gleichsinnig gekrümmte Hohlfadengruppen übereinander angeordnet sind,

Figur 12 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher mehrere gegensinnig, jedoch nicht spiegelbildlich gekrümmte Hohlfadengruppen übereinander angeordnet sind.

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Figur 13 Figur 14 Figur 15 Figur 16

Figur 17

Figur 18 eine Aüsführursgsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung&rgr; bei welcher mehrere spiegelbildlich gekrümmte Hohlfadengruppen übereinander angeordnet Sind,

«ine AUSführungsfprm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher mehrere gleichsinnig gekrümmte kugelschalenförmlge Hohlfadengruppen übereinander angeordnet sind,

eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher zwei spiegelbildlich gekrümmte kugelschalenförmige Hohlfadengruppen übereinander angeordnet sind,

in vereinfachter schematischer Darstellungsweise die Reihenschaltung erfindungsgemäß ausgebildeter Hohlfadengruppen,

in vereinfachter schematischer Darstellungsweise die Parallelschaltung erfindungsgemäß ausgebildeter Hohlr.. fadengruppen,

eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die

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Hohlfäden in losen Schlaufen zwischen den Verteiler- und Sammelrohren her-

Figur 19 in Draufsicht eine weitere Aus

führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Figur la sind die Hohlfaden 1 zick-zack-förmig ausgebildet, liegen jedoch in einer Ebene. Die Hohlfäden 1 münden in das Verteilerrohr 2, welches den Anschluß 4 für die Fluidzufuhr aufweist, und in das Sammelrohr 3, welches den Anschluß 5 für die Fluidabfuhr aufweist. Zur Ausbildung eines Stützrahmens für die Schar aus zick-zack-förmig ausgebildeten Hohlfaden 1 sind das Verteilerrohr 2 und das Sammelrohr 3 durch Streben 6 fest miteinander verbunden. Weiterhin sind in Figur la quer zu den Hohlfäden 1 verlaufende Stützstäbe 7 dargestellt, die an den Schnittpunkten mit den Hohlfaden 1 und mit den Streben 6 fest verbunden sind. Die Stützstäbe 7 kreuzen die Hohlfäden 1 jeweils an der Stelle, an welcher die Hohlfäden unstetig gekrümmt sind, also in geänderter Richtung weiterverlaufen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die in Figur la dargestellten Hohlfaden 1 auch als mehrmals unstetig gekrümmt bezeichnet werden.

Die in Figur Ib dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet sich von der in Figur la dargestellten im wesentlichen lediglich dadurch, daß bei ihr die Hohlfäden 1 wellenförmig ausgebildet sind, also mehrmals stetig gekrümmt sind.

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Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsjgemäßen Vorrichtung ist die aus zwei Lagen sich kreuzender Hohlfaden 1 gebildete Hohlfadengruppe in Form eines Zylindermantelabschnittes ausgebildet. Die beiden Hohlfadenlagen sind dabei parallel geschaltet und das Verteilerrohr 2 bildet zusammen mit dem Sammelrohr 3 einen die obengenannte Form der Hohlfadengruppe gewährleistenden Stützrahmen. Die Anschlüsse 4; 5 für die Fluidzuführung bzw. -ableitung sind jeweils nach oben und unten gerichtet, so daß ein übereinanderstapeln mehrerer der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, wobei nach dem Zusammenbau die Anschlüsse für die Fluidzuführung 4 dann die gemeinsame Zuflußleitung und die Anschlüsse für die Fluidableitung 5 die gemeinsame Abflußleitung ergeben. An den Stellen 10 und 11 sind die Rohre 2 und 3 gegeneinander abgedichtet.

In Figur 3 sind die in Figur 2 vereinfacht dargestellten Anschlüsse 4 bzw, 5 vergrößert dargestellt. Die Darstellung macht deutlich, wie das Ineinanderfügen der Anschlüsse 4 bzw. 5 beim übereinanderstapeln mehrerer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in Figur 2 dargestellt ist, erfolgt. Nach dem Zusammenfügen können die Anschlüsse 4a und 4b durch Verkleben oder Verschweißen fest miteinander verbunden werden. Dasselbe gilt für die entsprechend ausgebildeten, jedoch nicht dargestellten Anschlüsse für die Fluidableitung. Statt der in Figur 3 dargestellten Ausführung°form der miteinander zusammenwirkenden Anschlüsse 4a und 4b können auch handelsübliche lösbare oder nichtlösbare sowie einfache Rohrstutzen zu dem hier beschriebenen Zweck verwendet werden, beispielsweise sogenannte Schnellkupplungen.

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Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen alle Teile ihren Positionszahlen gemäß den bereits in den Figuren la bis 3 beschriebenen Teilen. Die in Figur 4 dargestellte Ansicht ergibt sich beispielsweise bei Draufsicht auf die in Figur 2 dargestellte Äusführungsform der erfindungsgemäfien Vorrichtung. Lediglich der Anschluß 4 für die Fluidzüführung und der Anschluß 5 für die Fluidableitung sind bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform in unwesentlich geänderter Art und Weise angeordnet.

Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform der erfin- \ dungsgemäßen Vorrichtung sind die Hohlfäden 1 zweimal un- * stetig abgebogen, wobei diese Abbiegungen durch die an entsprechender Stelle angeordneten Stützstäbe 7 bewirkt werden. \ Die übereinanderangeordneten Hohlfadenlagen sind dabei gleich- ( sinnig gekrümmt, wobei jede Hohlfadenlage die Form eines Teils des Mantels eines Polyeders mit polygonalem Querschnitt bil- ; det, also im Sinne der vorliegenden Erfindung eine räumlich < gekrümmte Fläche.

Die übrigen in der Figur dargestellten Teile entsprechen ihren Positionszahlen gemäß den in den vorhergegangenen Figuren be- ' schriebenen Teilen.

In Figur 6 sind die Hohlfäden 1 jeder Hohlfadenlage durch |

je einen Stützstab 7 einmal unstetig gekrümmt, wobei benach- I barte Hohlfadenlagen spiegelbildlich gekrümmt sind. Jeweils zwei Hohlfadenlagen münden in ein gemeinsames Verteilerrohr 2 bzw. Sammelrohr 3. Die in Figur 6 dargestellten Hohlfaden-

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lagen können auch als dachförmig ausgebildet bezeichnet werden.

die in Figur 7 dargestellten Hohlfadenlagen/Hohlfadengruppen sind einmal unstetig gekrümmt, also dachförmig ausgebildet/ wobei bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform die Hohlfadenlagen/Hohlfadengruppen zwar gegensinnig jedoch nicht spiegelbildlich gekrümmt sind. Die in Figur 7 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignet sich beispielsweise hervorragend für den Gebrauch im Freien, da sie auch bei wechselnden Windrichtungen eine im wesentlichen gleichbleibende Wärmeübertragungsieistung gewährleistet. Es ist einleuchtend, daß mehrere der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch übereinander angeordnet werden können, wobei auch hier ein entsprechend ausgebildetes System von Steckverbindungen verwendet werden kann. Es versteht sich weiterhin von selbst, daß durch Änderung der maximalen Auslenkung der Hohlfaden, wie sie oben definiert wurde, der "Winkel des Dachgiebels" der dachförmig ausgebildeten Hohlfadenschar auf einfache Weise verändert und den gegebenen Anforderungen angepaßt werden kann.

Bei der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform sind mehrere gleichsinnig stetig gebogene Hohlfadenlagen/Hohlfadengruppen 1 übereinander angeordnet. Die Verteilerrohre 2 und die Sammelrohre 3 jeder Hohlfadenlage/Hohlfadengruppe 1 sind dabei wieder an eine gemeinsame Zuflußleitung 8 bzw. Abflußleitung 9 angeschlossen. Auch hierbei können Steckverbindungen benutzt werden, wie sie in den Figuren 2 und 3 bereits beschrieben wurden.

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Im Hinblick auf die bisherige Figurenbeschreibung erübrigt sich eine weitere ine Detail gehende Beschreibung der Figuren 9 bis 15 bzw. 18/ bei denen alle Teile ihren Positionszahlen entsprechend den Teilen der bisher beschriebenen Figuren entsprechen. Es sei jedoch noch darauf hingewiesen/ daß die in den Figuren 9, 12, 14 und 15 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sich auch für wechselnde Windrichtungen besonders gut eignen, wobei und dies gilt für alle gezeigten Ausführungsformen -r beliebig viele der gezeigten Aueführungsformen übereinandergestapelt oder nebeneinanderangeordnet werden können.

Bei der in Figur 16 dargestellten Ausführungsform sind insgesamt 3 Austauscheinheiten in Reihe geschaltet _e wobei die Hohlfadenlagen jeder Einheit parallel geschaltet sein können, so wie es in Figur 4 dargestellt ist.

In Figur 17 sind drei erfindungsgemäß ausgebildete Austauscheinheiten parallel geschaltet, wobei auch hierbei die einzelnen Hohlfadenlagen jeder Austauscheinheit so wie in Figur dargestellt, parallel geschaltet sein können, jedoch auch in Reihe liegen können.

In den Figuren 7, 10, 11, 12, 13, 14 und 15 wurden zur Vereinfachung nur die Hohlfäden 1 bzw. Hohlfadenlagen bzw. Hohlfadengruppen in den unterechiedlichsten Ausgestaltungsformen dargestellt, während die übrigen in der Praxis für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung notwendigen Teile (2; 3; 4; 5; und gegebenenfalls 4a; 4b; 5a; 5b; 6; 7; 8; 9; 10 und 11), wie sie in den übrigen Figuren dargestellt und zuvor beschrieben sind, weggelassen wurden.

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Bei der in Figur 19 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden sechs Hohlfadengruppen beste*? hend aus je zwei Hohlfadenlagen bzw. -gruppen, die gegensinnig und- spiegelbildlich zueinander gekrümmt ausgebildet sind, sternförmig um das gemeinsame Sammelrohr 3 angeordnet. Zwei solcher Hohlfadeagruppön sind beispielsweise in Figur 13 dargestellt, dort jedoch übereinander angeordnet. Jede paarweise : zusammengehörende Hohlfadengruppe mündet in ein gemeinsames Verteilerrohr 2. Alle Verteilerrohre 2 sind durch eine gemeinsame Zuflußleitung 8 miteinander verbunden, in welche Fluid über den Anschluß 4 eintreten kann. Diese Ausführungsform ist besonders gut für wechselnde Umströmungsrichtung/ Windrichtung geeignet.

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Zusammenfassung

Vorrichtung zur Wärmeübertragung zwischen zwei Fluiden durch die Wandung von Hohlfäden» wobei die Hohlfäden in gemeinsame Verteiler- bzw. Samnielrohre raündsn. Die Rohre können amch als Stützrahmen ausgebildet sein. Wenigstens ein Teil der Hohlfäden ist mindestens einmal stetig oder unstetig gekrümmt oder gebogen. Die Hohlfäden liegen bevorzugt in einer räumlich gekrümmten oder gewölbten Fläche und können in mehreren Gruppen übereinander oder nebeneinander angeordnet sein, wobei die einzelnen Hohlfadengruppen gleichsinnig oder gegensinnig, auch spiegelbildlich zueinander gekrümmt oder gebogen ausgebildet sein können. Hohlfäden benachbarter Lagen können sich auch kreuzen und die Hohlfaden können durch Stützstäbe in ihrer Lage fixiert sein. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Energiegewinnung aus der Umgebungsluft. Mögliche Formen für die Hohlfadengruppen sind die Zylinderschalenform, die Dachform, die Kugelschalenform, die Zylinderform sowie die Polyederform.

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Claims (15)

&eegr; · t · ti* «&igr; ir· I A3GW31989 Patentjfipnsprüche

1. Vorrichtung, bei welcher Wärme voa einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid durch die Wandung von Hohlfäden Übertragen wird und bei der die Hohlfäden in gegebenenfalls als Stützrahmen ausgebildete Verteiler- bzw. Sammelrohre münden, welche Anschlüsse für die Fluidzuführung bzw. -ableitung aufweisen und mit welchen die Endabschnitte der Hohlfäden mittels einer Einbettmasse nach außen flüssigkeitsdich verbunden sind, ^dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Hohlfäden (1) mindestens einmal stetig oder unstetig gekrümmt oder gebogen ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden (1) nicht in einer Ebene, sondern in einer räumlich gekrümmten oder gewölbten Fläche liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Auslenkung jedes gekrümmten

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oder gebogenen Hohlfadens (1) ein Zwanzigstel (1/20) bis ein Fünftel (1/5) der Entfernung seiner beiden Enden voneinander beträgt,

4.' Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Auslenkung ungefähr ein Zehntel der Entfernung der beiden Enden jedes Hohlfadens (1) beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden (1) in mehreren Gruppen übereinander oder nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Hohlfadengruppe aus einer oder aus zwei Hohlfadenlagen besteht und die Hohlfadengruppen in einem Abstand voneinander angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hohlfadengruppe aus zwei Hohlfadenlagen besteht, wobei in jeder Hohlfadengruppe die Hohlfäden {1) der ersten Lage die Hohlfäden (1) der zweiten Lage kreuzen und sich die sich kreuzenden Hohlfäden (1) an den Kreuzungspunkten berühren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hohlfadenlage bzw. -gruppe ihre eigenen Verteiler- und Saaunelrohre (2; 3) für die Fluidzuführung bzw. -ableitung aufweist, welche ihrerseits an eine gemeinsame Zufluß- bzw. Abflußleitung (8; 9) angeschlossen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfadenlagen oder Hohlfadengruppen abwechselnd gegensinnig gekrümmt ausgebildet sind.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfadenlagen bzw. -gruppen durch entsprechend geformte die Hohlfäden (1) wenigstens einer Lage jeder der Hohlfadengruppen kreuzende Stützstäbe (7) abge-' stützt werden und die Hohlfäden (1) mit den Stützstäben (7) an ihren Berührungspunkten fest verbunden sind»

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet/ daß der Mittenabstand zweier benachbarter Hohlfäden (1) das 1,7- bis 10-fache ihres Durchmessers beträgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand zweier benachbarter Hohlfäden (1) das 2,5- bis 3,3-fache ihres Durchmessers beträgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand zwischen zwei benachbarten Hohlfäden (1) 0,5 bis 15 mm beträgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand zwischen zwei benachbarten Hohlfäden (1) 1 bis 10 mm beträgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* daß die Hohlfäden (1) als Fadenschar zwischen den Verteiler- und Sammelrohren (2; 3) in losen Schlaufen herunterhängen, wobei zur Einhaltung gleichbleibender Hohlfadenabstände quer zu den Hohlfäden (1) verlaufende Abstandshalter (7) angeordnet sind.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden (1) porös bzw. mikroporös sind.

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